مطالعه عددي تاثير ضريب سرعت لغزشي بر روي مشخصه هاي جريان و انتقال گرما نانوسيال غيرنيوتوني آب/كربوكسي متيل سلولز-اكسيد مس در يك ميكرولوله افقي

Numerical Study of Effect of the Slip Velocity Coefficient on Heat Transfer and Fluid Flow Characteristics of Non-Newtonian Nanofluid, Water / Carboxymethyl Cellulose- Copper Oxide, in a Horizontal Microtube

در اين تحقيق، جريان لايه ­اي و انتقال گرماي نانوسيال غيرنيوتوني محلول كربوكسي متيل سلولز (CMC) با غلظت 0/5 درصد وزني به روش عددي بررسي مي­شود. نانو ذرات جامد شامل كسر حجمي 1 و 1/5 درصد نانوذره اكسيد مس با قطر نانوذره معادل nm 100 مي­باشند. همچنين در اين بررسي اثرات ضريب سرعت لغزشي بي­ بعد در حالت­هاي b*= 0 - 0.1 نيز مورد توجه است. جريان لايه­ اي و انتقال گرما نانوسيال غيرنيوتوني در يك ميكرولوله افقي دو بعدي با طول mm L=200 و قطرهيدروليكي معادل mm =3 Dh شبيه ­سازي عددي مي­شود. به ديواره­ي ميكرولوله افقي شار گرمايي ثابت معادل W/m21000 اعمال مي­شود. محدوده اعداد رينولدز اين پژوهش بين 100 ≤ Re ≤ 2000 است. در اين تحقيق، تأثير ضريب سرعت لغزشي، كسر حجمي نانوذرات اكسيد مس و عدد رينولدز بر پارامترهاي جريان و انتقال گرما نانوسيال غيرنيوتوني مدنظر است. نتايج اين مطالعه به صورت نمودارهاي، عدد ناسلت، ضريب اصطكاك و سرعت و دماي بي­ بعد ترسيم مي­شوند. نتايج اين مطالعه نشان مي­دهد كه افزايش كسر حجمي نانوذره جامد و ضريب سرعت لغزشي باعث افزايش انتقال گرما مي­شود. همچنين افزايش ضريب سرعت لغزشي تاثير زيادي در كاهش ضريب اصطكاك در ديواره ميكرو لوله افقي دارد.

In the present study, laminar flow and heat transfer of non-Newtonian fluid, including the solution carboxymethyl cellulose (CMC) at a concentration of 0.5 wt% is investigated numerically. Nano particles including the volume fraction of 1 and 1. 5 percent copper oxide nanofluid with a diameter nanoparticles are equivalent 100nm. Also in this research, the effects of coefficient of non-dimensional slip velocity is also considered in the cases of b*= 0-0.1. the Laminar flow and heat transfer of non-Newtonian nanofluid in a horizontal two-dimensional microtube with the length equals L=200mm and hydraulic diameter equals Dh = 3 mm is numerically simulated. A fixed heat flux equals of q"=1000W/m2 is applied on the walls of the horizontal microtube. The range of Reynolds numbers in this study between 100 ≤ Re ≤ 2000. In this study, the effect of slip velocity coefficient, the volume fraction of copper oxide nanoparticles and Reynolds number on the parameters of fluid flow and heat transfer of non-Newtonian nanofluids are considered. The results, in the form of figures, the Nusselt numbaer, coefficient of friction, velocity and non-dimensional temperature are depicted. Results of the study show that the increase in the volume fraction of solid nanoparticles and the coefficient of slip velocity increases the heat transfer coefficient. As well as the increase of the slip velocity coefficient has a big effect on reducing the coefficient of friction on the walls of the horizontalmicro tube.